Abrace a Usinagem de Alto Desempenho: Aumente Velocidade, Precisão e ROI

Usinagem de alto desempenho não é algo a temer, mas algo a acolher. Mergulhe de cabeça com este guia HPM para uma visão mais próxima da tecnologia, benefícios e mentalidade necessários para torná-la um sucesso.

Qualquer um que leia uma publicação comercial de metalurgia ou manufatura ouviu os termos usinagem de alto desempenho e usinagem de alta velocidade, mas você pode ser relutante em abraçar as ideias que as tornam benéficas. Para muitas oficinas, pode parecer que você está produzindo peças muito bem com cortadores, caminhos de ferramenta e equipamentos CNC existentes.

Por que mudar o que funciona?

Existem boas razões para aprender mais sobre HPM, especialmente se você quer crescer no futuro. Muitas oficinas que adotaram HPM estão desfrutando de níveis de vazão várias vezes mais altos do que o possível apenas alguns anos atrás. A vida útil da ferramenta é melhor, a qualidade da peça melhorou e há flexibilidade recém-descoberta para atender às demandas dos clientes enquanto cresce o negócio.

O Que É Usinagem de Alto Desempenho?

Então, o que é HPM exatamente, e o que é necessário para adotá-la? Um novo sistema CAD caro? Um monte de fresas de topo modernas? Uma máquina-ferramenta com mais letras de eixo do que o jogo de palavras cruzadas de domingo? Uma implementação HPM pode incluir alguns, nenhum ou todos esses avanços tecnológicos. Aqui está como uma empresa de software CAM definiu HPM no passado distante:

“HPM é um pacote abrangente que leva em consideração a máquina inteira”, disse Dan Horn, engenheiro sênior de aplicações da DP Technology, em um artigo da MachineDesign. “Isso inclui características mecânicas, controle e desempenho de servodrive, ferramentas, porta-ferramentas, dispositivos, processamento de peças e até estratégias de usinagem.”

Uma maneira importante de pensar sobre HPM é como uma estratégia de usinagem — não como uma tecnologia em si. O que isso significa? HPM é uma mentalidade que aproveita a tecnologia para fazer o que faz mais sentido para o trabalho — para produzir o melhor resultado e saída de produção — e atingir uma meta de negócio desejada. A tecnologia de hoje pode ajudá-lo a se tornar uma oficina HPM, mas requer mais do que maquinário.

“O centro de usinagem pode não ser a melhor máquina para o trabalho, por exemplo”, opina Peter Zelinski, editor-chefe da Modern Machine Shop, no artigo “High Speed Machining: The Next Decade.” “Máquinas de torneamento multitarefa fazem mais hoje, e sistemas de usinagem que uma vez poderiam ter sido considerados muito dedicados também.”

Zelinski argumenta que não é exclusivamente sobre velocidade ou tipo de máquina. Pelo contrário, ele afirma, é sobre as mudanças organizacionais necessárias na oficina ou comunicação com clientes. Embora Zelinski tenha escrito este artigo em 2006, seu ponto ressoa hoje. No cerne, HPM pode ajudar fabricantes e oficinas a assumir mais trabalho com menos mão de obra e maior eficiência.

Aqui estão os componentes-chave de uma operação HPM.

As Máquinas de Alto Desempenho

É importante para qualquer oficina manter-se atualizada em tecnologia de máquinas, mas às vezes simplesmente não está nos planos investir em um centro de usinagem de 5 eixos, torno multitarefa ou sistema de manufatura flexível. Por um lado, você pode não ter o tipo certo de trabalho para essas máquinas. Além disso, pode parecer um risco de investimento financeiro maior do que é possível assumir (embora isso deva melhorar uma vez que a transformação HPM tenha começado).

Sim, é verdade que uma nova máquina-ferramenta frequentemente produz peças mais rápido e mantém tolerâncias melhores do que uma comprada nos anos 1990 ou antes. Mas também é possível aplicar aspectos de HPM a máquinas mais antigas e melhorar a produção. Por exemplo, um centro de usinagem vertical de cabeçote engrenado pode ser limitado a 6.000 rpm, mas isso não significa que você não verá grandes melhorias na vida útil do cortador e qualidade da peça ao adotar técnicas de afinamento de cavaco e engajamento total do comprimento do cortador. Você também pode reduzir tempos de preparação instalando fixação de troca rápida.

As Ferramentas de Corte do HPM

Pense nas vantagens de usar ferramentas de corte modernas. Se você ainda usa brocas afiadas à mão e se frustra com o rastejo lento de uma fresa de topo de metal duro HSS, pode ser hora de repensar sua estratégia de ferramentas. Fabricantes de ferramentas de corte introduziram graus de metal duro, revestimentos e geometrias incrivelmente robustos nos últimos anos, e simplesmente não há como aumentar a produção da máquina a menos que você os use.

Em alguns casos, você pode pagar mais por ferramenta, mas também verá melhorias dramáticas no resultado final ao adotar esta peça crítica do HPM. Ferramentas tecnologicamente avançadas podem ter vida útil mais longa e ajudar a reduzir o custo total de propriedade exigindo menos substituição e mão de obra para manutenção.

Você já adotou aspectos de HPM, mas quer levar seus níveis de produção mais alto mantendo máquinas mantidas e em níveis ideais? Aprenda como a eficácia geral do equipamento pode ajudar a chegar mais perto das metas elevadas de zero defeitos e nenhum tempo de inatividade não planejado.

Os Dispositivos de Fixação que Você Precisa para HPM

Porta-fresas de travamento lateral e tornos de 6 polegadas têm seus lugares, mas existem maneiras muito mais eficazes de segurar ferramentas de corte e peças. Mandris de contração e hidráulicos oferecem as características superiores de runout e balanceamento necessárias para as velocidades e avanços elevados do HPM. Fixação de ponto zero e outras tecnologias de ferramentas de troca rápida devem ser abraçadas para atingir tempos de atividade do fuso nos altos 90 (sim, isso é possível mesmo em ambientes de alta variedade, baixo volume).

Se você não está pré-ajustando ferramentas offline e adotando uma abordagem de ferramentas padronizada em toda a oficina, está perdendo grandes oportunidades de melhoria. Todo centro de usinagem tem uma fresa de topo de metal duro de meia polegada no bolso sete, por exemplo, e todo torno tem um diamante de 80 graus na estação três. Use essas melhores práticas padronizadas para reduzir tempos de preparação e programação. Elas proporcionarão maior flexibilidade para mover trabalhos para qualquer máquina disponível.

A Programação que Você Precisa para HPM

Quando a maioria das pessoas ouve HPM, pensa em caminhos de ferramenta trocoidais, efeito de afinamento de cavaco, profundidades de corte axiais longas e radiais rasas. Eles estão certos. Sistemas CAM modernos oferecem várias maneiras de aumentar taxas de remoção de metal enquanto melhoram vida útil da ferramenta e qualidade da peça. Adote-os. Essas estratégias de caminho de ferramenta fazem até uma máquina-ferramenta antiga ou uma importação de baixo custo brilhar. Você precisará investir nas ferramentas de corte e porta-ferramentas, bem como no próprio sistema CAM. Você também terá que enviar torneiros, operadores e engenheiros para treinamento e então dar a eles tempo para experimentar e aprender o novo sistema.

Além disso, você provavelmente vai querer investir em software de simulação de caminho de ferramenta, porque sua nova forma de pensar é toda sobre redução de tempo de inatividade. Gaste o tempo necessário para modelar ferramentas e dispositivos em 3D, o que exigirá programação. Sim, pode parecer muito trabalho, mas você provavelmente ficará para trás se não fizer.

Os Dados Necessários para se Tornar Verdadeiramente de Alto Desempenho

Chegam as palavras da moda que você esperava: manufatura inteligente, Indústria 4.0, internet industrial das coisas ou “IIoT”. A manufatura é ou logo será toda sobre dados. Dados dizem quando você pode aumentar avanços do cortador e quando você incorrerá em tempo de inatividade inesperado porque os mancais do fuso estão prestes a parar. Dados também dizem quantos minutos você perde a cada hora por causa de trocas de ferramenta e remoção de cavacos.

Em última análise, dados são sobre atingir o maior tempo de atividade e a maior pilha de peças no final de cada turno. Você precisa coletar dados, analisá-los e agir com base no que eles estão lhe dizendo. Esta é a essência da Indústria 4.0.

Comece a Medir Sua Produção HPM

Avanços mais altos e ferramentas de troca rápida são claramente uma boa ideia se você vai se mover em direção ao HPM, mas há um ponto maior a enfatizar. Seja você o orgulhoso proprietário de uma máquina-ferramenta de ponta cheia de sensores ou esteja se perguntando onde encontrar um substituto para seu leitor de fita de papel, você não pode melhorar o que não pode ou não quer medir.

É por isso que o primeiro passo no caminho para usinagem de alto desempenho é estabelecer uma linha de base, então trabalhar continuamente para melhorá-la. Coloque sua oficina em rede, instale sensores e software de monitoramento de máquinas — e nomeie um campeão para rastrear desempenho. Uma vez identificada uma oportunidade de melhoria, foque em torná-la uma realidade diária, mensal e trimestral. Documente claramente quais passos foram usados para melhorar um processo ou saída.

Comece com um único centro de usinagem ou torno, então defina metas específicas, como aumento de 10% na disponibilidade do fuso durante o terceiro trimestre ou estabelecer pré-ajuste offline até julho — e trabalhe continuamente em direção a essas metas. Nenhuma quantidade de usinagem de alto desempenho significa muito sem metas de desempenho e medição em direção a elas.

Você já tentou adotar alguma parte do HPM em sua oficina? O que está funcionando? O que não está? Compartilhe sua experiência nos comentários abaixo.